R: 如何理解变量和环境的Lexical Scoping Rule

非IT出身，看到Scoping Rule神马的是非常头疼的，尤其是需要涉及到Function的嵌套的时候，很容易将不同environment种的变量弄混淆，还是自己动手实践一下比较好。

在一个Function中，对一个变量的lexical scoping rule的检索次序是，先检查本Function中的environment，如果能找到该变量，则返回该变量，如果不能，则检索这个Function被创建(不是被调用)的Environment，以此类推，一直到检索Global Environment。

写了2段code，在写code之前，先提出两个问题:

1. a和全局环境各存在一个环境e，当a调用b时，b中的e$x, e$y和e$z如何检索？

2. 全局环境变量的赋值符号 "<<-"如何发挥作用？

第一段：b函数在a函数外创建，a函数及global env.各创建一个环境变量e

# Chunk 1: 

> a <- function(x){

>     e <- new.env()
>     e$x <- 111
>    
>     c <- b(x)
>     return(c(c, e$y, e$z))
> }
> 
> b <- function(x){
>     x <- e$x + x
>     e$y <- x + 1
>     e$z <<- x + 2
>     return(x)
> }
> 
> e <- new.env()
> e$x <- 222

> a(5)

# [1] 227

> e$y

# [1] 228

> e$z

# [1] 229

运行完这一段，我们可以回答上面提出的两个问题：

1. a 中的环境e及其中的变量x (=111)被忽略，Function b调用的e环境，首先在b里进行检索，无果，然后进入b被创建的环境(即与Function a,和另一个Environment e被同时创建的环境，暂且理解为Global Env.)进行检索，这里的e中，x = 222，所以a(5)返回的并不是111+5 而是 222+5，另a中的e$y, e$z均为NULL.

2. b函数中的x = e$x + x = 227，与此同时将更新后的x，加上1和2，分别赋值给e环境中的y和z，e的检索方式和答案1中的逻辑一致，均赋值给Global Env.中的e环境，不管赋值符是什么形式的，注意这里只有两层环境，无法做更多的检验，所以我们要进一步检查“<<-”的作用。

rm(list = ls())之后(清空刚才创建的所有环境和变量)，再来看第二段code：

b函数在a函数内创建，a函数及global env.各创建一个环境变量e

# Chunk 2:

> a <- function(x){
>     e <- new.env()
>     e$x <- 111
>     
>     b <- function(x){
>         x <- e$x + x
>         e$y <- x + 1
>         e$z <<- x + 2
>         return(x)
>     }
>     
>     c <- b(x)
>     return(c(c, e$y, e$z))
> }
> 
> e <- new.env()
> e$x <- 222

> 

> a(5)

# [1] 116 117 118

> e$z

# NULL

接下来回答同样的问题：

1. b函数创建的环境中同时创建了一个环境变量e，尽管a创建的环境中也有一个e，但是b函数里调用的e$x显然来自前者。所以这段code中a(5)可以返回3个数值，因为这三个数的环境e均来自于a函数的环境。

2. 在global env.中调用e$z并没有返回118，而是返回的NULL，说明"<<-"赋值符并不是直接赋值给Global Env，而是首先在b的母环境，即创建的环境中检索，一旦检索到母环境有环境变量e，便立即赋值给这个环境变量中的对应变量值。

那么，来个简单的小结：

1. 对于函数内部变量的检索，如果在函数内部环境中无法找到，则到函数创建环境中检索，依次类推，知道Global Env.；

2. 对于"<-"函数内部变量的赋值符，检索规则与函数内部变量调用时的检索的规则无异；

3. 对于"<<-"函数变量的赋值符，检索时跳过函数内部环境，直接检索函数创建环境，直到找到变量为止，如果找不到，则赋值给Global Env.，如果变量前有环境变量限制，如env$var，如果Global Env.里也没有这个环境变量"env"，则无法完成赋值。